MICROESTRUCTURA EN CINTAS DE Ni2MnGa OBTENIDAS POR TÉCNICAS DE SOLIDIFICACIÓN ULTRA-RÁPIDA

G. POZO LÓPEZ; A. M. CONDÓ; L. M. FABIETTI; S. E. URRETA

Isla Margarita

Congreso; XIII CIASEM - XIII Interamerican Microscopy Congress; 2015

Lasaleaciones con memoria de forma ferromagnética (MFM) son materiales multifuncionalesmuy estudiados por su aplicación en sensores y actuadores, debido a que sufrendeformaciones relativamente elevadas cuando son sometidas a un campo magnéticoexterno. Este efecto, diferente al de magnetostricción, es el resultado delmovimiento de bordes de maclas en la fase martensítica del sistema, inducidopor el campo magnético. En 1996, K. Ullako etal. [1] reportan por primera vez este fenómeno en monocristales de Ni2MnGa;más recientemente se han detectado, en monocristales relajados de este materialen la fase martensítica 7M ortorrómbica, deformaciones de alrededor del 10%para campos de 1 T [2]. Durante el enfriamiento desde el líquido, la aleaciónNi2MnGa sufre varias transformaciones: una transición de orden (B2 aL21) a altas temperaturas, una transformación ferromagnéticaalrededor de los 400 K y una transformación estructural de tipo martensítica alrededorde los 200 K [3]. La magnitud del efecto MFM es importante en monocristalessiendo, en general, despreciable en policristales debido a que las diferentesorientaciones tienden a cancelar el efecto macroscópico. Sin embargo, contécnicas de solidificación ultra-rápida como el melt spinning, se lograron obtener cintas policristalinas de estaaleación, con granos orientados de manera tal que la textura cristalográfica yel estado de tensiones internas en el material dan origen a la MFM. Recientemente,se ha reportado el procesamiento de cintas policristalinas de esta aleación porla técnica de solidificación ultra-rápida con doble rodillo [4]. En el presentetrabajo se producen cintas de Ni2MnGa directamente desde la faselíquida, utilizando las técnicas de solidificación ultra-rápida melt spinning mono rodillo (single roller, SR) y melt spinning con doble rodillo (twin roller, TR) para dos velocidades desustrato: 10 m/s y 15 m/s (muestras V10 y V15, respectivamente). Se investigan lamicroestructura y las propiedades magnéticas de las cintas. La microestructurase analizó por difracción de rayos X (DRX), microscopía electrónica de barrido(SEM), microscopía electrónica de transmisión (TEM) y microanálisis por rayos X(EDS). Las muestras para TEM se prepararon por electropulido doble jetutilizando un electrolito de ácido nítrico (20%) con metanol, a 12 V y 256 K.Las temperaturas de transformación martensítica y las propiedades magnéticas delas muestras se midieron en un magnetómetro SQUID. La morfología de las cintasse examinó por microscopía óptica; la Fig.1 muestra las características típicasde las superficies de las cintas solidificadas en contacto con el rodillo (CS: contact surface) y las superficiessolidificadas ?al aire? (FS: free surface).Los diagramas de difracción de rayos X (Fig.2) realizados sobre estassuperficies, al igual que estudios de difracción de electrones (Fig.3), indicanque a temperatura ambiente las muestras se encuentran en fase Ni2MnGaaustenítica con orden L21. Debido al método de procesamiento, lascintas presentan una orientación cristalográfica preferencial muy marcada, conla dirección [100] perpendicular al plano de la cinta. Esta característica esmás notoria en las superficies solidificadas al aire de las muestras SR. PorTEM se observan dislocaciones y pequeños precipitados (10 nm - 60 nm) ricos enMn y S, atribuibles a impurezas del Mn utilizado como precursor (Fig.4). Resultadosde microanálisis por rayos X (EDS) sobre la matriz confirman la composiciónestequiométrica Ni2MnGa en las cintas. Micrografías SEM de cortes transversalespor fractura (Fig.5) muestran que las cintas SR presentan granos equiaxiados enla superficie en contacto con el rodillo (CS) y granos columnares que crecendesde la superficie enfriada al aire (FS), de (2-8) μm de ancho. Por otro lado, en las muestras TR se observangranos equiaxiados en las vecindades de ambas superficies y granos columnaresde mayor diámetro medio en la zona central de las cintas. Las técnicas de solidificación ultra-rápida single-roller y twin-roller melt-spinning proporcionan resultados alentadores parala producción de cintas de Ni2MnGa con MFM